(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス供給管に連通する計測流路と、
前記計測流路を閉栓あるいは開栓する遮断弁と、
前記遮断弁を駆動する遮断弁駆動手段と、
前記計測流路の上流側に取り付けられた第１の振動子と下流側に取り付けられた第２の振動子と、
前記第１の振動子と前記第２の振動子に所定の駆動信号を出力する送信手段と、
前記第１の振動子と前記第２の振動子で検出した超音波信号を所定レベルまで増幅する増幅手段と、
前記第１の振動子と前記第２の振動子に前記送信手段と前記増幅手段を交互に接続することで、一方の振動子を送信側に設定したときに他方の振動子を受信側に切替える送受信切替手段と、
前記増幅手段における前記第１の振動子を受信側としたときの増幅率と前記第２の振動子を受信側としたときの増幅率との差を求める増幅比較手段と、
前記増幅手段で増幅した超音波信号より前記第１の振動子と前記第２の振動子間の伝搬時間を検出する伝搬時間検出手段と、
前記伝搬時間検出手段で検出した伝搬時間より流量を演算する流量演算部と、
を備え、
所定範囲の流量が所定時間以上継続し、且つ、前記増幅比較手段で求めた増幅率の差が所定値以上の場合に異常と判定する異常判定部を有する、
ガス遮断装置。
【請求項２】
前記異常判定部で異常と判断した場合、前記遮断弁駆動手段にて前記遮断弁を駆動して前記計測流路を閉栓し、前記遮断弁の閉栓前後の流量差が所定値以内であればオフセットが発生していると判断する請求項１のガス遮断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスメータ以後のガス使用時に、ガス使用上の安全を図る及びガス使用上の利便性を向上させるガス遮断装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ガス器具の使用の際には、ガスの消し忘れやガス漏れなどによる事故を未然に防止するために、ガスのユーザ宅やガス供給路を管理しているガス事業者において、異常時に通報やガス供給路の遮断を行うシステムが普及しつつある。従来のガス保安装置としては、ガス流量などに基づき、大流量が流れたときにガスの供給を遮断したり、微小流量で長時間ガスが流れたときに遮断したり、流量区分別に所定流量で所定時間ガスが流れたときに遮断するものなどが用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ガスのユーザの家屋等では、ガス供給路の入口部分にガス流量を計測するガスメータが設置されている。この種のガスメータとして、従来は所定の流量ごとに流れたガスの量を積算する膜式のガスメータが一般的であったが、最近では、超音波信号を用いて瞬時流量を求め、この瞬時流量を積算することでガスの流量を計測する超音波式のガスメータも提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１９３５０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記従来のガス遮断装置では、計測回路等への水分付着などによる回路不具合が生じた際に、ガスを使用していないにもかかわらず流量が有ると計測してしまう事象が発生することがあるが、計測回路の不具合によるものなのか、実際にガスを使用しているのか、ガス供給圧の変動による一時的なものか特定できないという課題があった。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、ガス使用上の安全性と利便性を向上させるガス遮断装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記従来の課題を解決するために、本発明のガス遮断装置は、ガス供給管に連通する計測流路と、前記計測流路を閉栓あるいは開栓する遮断弁と、前記遮断弁を駆動する遮断弁駆動手段と、前記計測流路の上流側に取り付けられた第１の振動子と下流側に取り付けられた第２の振動子と、前記第１の振動子と前記第２の振動子に所定の駆動信号を出力する送信手段と、前記第１の振動子と前記第２の振動子で検出した超音波信号を所定レベルまで増幅する増幅手段と、前記第１の振動子と前記第２の振動子に前記送信手段と前記増幅手段を交互に接続することで、一方の振動子を送信側に設定したときに他方の振動子を受信側に切替える送受信切替手段と、前記増幅手段における前記第１の振動子を受信側としたときの増幅率と前記第２の振動子を受信側としたときの増幅率との差を求める増幅比較手段と、前記増幅手段で増幅した超音波信号より前記第１の振動子と前記第２の振動子間の伝搬時間を検出する伝搬時間検出手段と、前記伝搬時間検出手段で検出した伝搬時間より流量を演算する流量演算部とを備え、所定範囲の流量が所定時間以上継続し、且つ、前記増幅比較部で求めた増幅率の差が所定値以上の場合に異常と判定する異常判定部を有するものである。
【０００８】
これにより、実際にはガス流量が無いにもかかわらず、ガス遮断装置の異常により、流量がプラス側になった場合は誤積算してしまうことや、流量がマイナス側になった場合は計測流路を遮断、或いは、警報すべき際に正しく判定しない危険性に対して、順方向と逆方向の増幅率を比較することで、ガス遮断装置の不具合によりガス流量がプラス側又はマイナス側になった際に検出できるため、ガス使用上の安全性及び誤積算を防止することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のガス遮断装置によれば、順方向と逆方向の増幅率を比較することで、ガス遮断装置の不具合により、実際にはガス流量が無いにもかかわらず、ガス遮断装置の異常により、ガス流量がプラス側又はマイナス側になった際に異常と判断できるため、ガス使用上の安全性を確保すると共に、誤積算を防止することができる。これにより、ガス使用上の安全を図る及びガス使用上の利便性を向上させるガス遮断装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施の形態におけるガス遮断装置の構成を示すブロック図
【図２】同実施の形態における超音波送受信器の概略を示す構成図
【図３】同実施の形態における異常判別の動作手順を示すフローチャート
【図４】本発明の第２の実施の形態におけるガス遮断装置の構成を示すブロック図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
第１の発明は、ガス供給管に連通する計測流路と、前記計測流路を閉栓あるいは開栓する遮断弁と、前記遮断弁を駆動する遮断弁駆動手段と、前記計測流路の上流側に取り付けられた第１の振動子と下流側に取り付けられた第２の振動子と、前記第１の振動子と前記第２の振動子に所定の駆動信号を出力する送信手段と、前記第１の振動子と前記第２の振動子で検出した超音波信号を所定レベルまで増幅する増幅手段と、前記第１の振動子と前記第２の振動子に前記送信手段と前記増幅手段を交互に接続することで、一方の振動子を送信側に設定したときに他方の振動子を受信側に切替える送受信切替手段と、前記増幅手段における前記第１の振動子を受信側としたときの増幅率と前記第２の振動子を受信側としたときの増幅率との差を求める増幅比較手段と、前記増幅手段で増幅した超音波信号より前記第１の振動子と前記第２の振動子間の伝搬時間を検出する伝搬時間検出手段と、前記伝搬時間検出手段で検出した伝搬時間より流量を演算する流量演算部とを備え、所定範囲の流量が所定時間以上継続し、且つ、前記増幅比較部で求めた増幅率の差が所定値以上の場合に異常と判定する異常判定部を有するものである。
【００１２】
これにより、順方向と逆方向の増幅率を比較することで、実際にはガス流量が無いにもかかわらず、ガス遮断装置の異常により、流量がプラス側になった場合は誤積算してしまうことや、流量がマイナス側になった場合は計測流路を遮断（警報）すべき際に遮断（警報）判定しない危険性に対して、ガス遮断装置の不具合によりガス流量がプラス側又はマイナス側になった際に検出できるため、ガス使用上の安全性及び誤積算を防止することができる。
【００１３】
第２の発明は、特に第１の発明において、前記異常判定部で異常と判断した場合、前記遮断弁駆動手段にて前記遮断弁を駆動して前記計測流路を閉栓し、前記遮断弁の閉栓前後の流量差が所定値以内であればオフセットが発生していると判断するものである。
【００１４】
これにより、遮断前後の流量差が、所定値以内であれば、流量が無いにもかかわらずプラス側又はマイナス側の流量が発生している、即ち、回路の異常によりオフセットが発生していると判別できる。
【００１５】
また、遮断不具合によりガスが流れているのか計測回路の不具合か判別できなかったが、遮断中に流量のオフセットを測定することで、正しくオフセットの有無を確認することができる。加えて、増幅率に差があればガス遮断装置の異常と判別できるため、遮断中流量あり遮断を実施する必要がないため、不要な電池消耗を抑えることができる。
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１７】
（実施の形態１）
図１は実施の形態１に係るガス遮断装置の構成を示すブロック図である。本実施の形態では、ガスのユーザの家屋等に設置されるガスメータを利用するガス遮断装置の構成例を示す。
【００１８】
このガス遮断装置１０は、屋外または屋内の所定位置に設置される。ガス遮断装置１０は、超音波送受信器１１、受信部１２、送信部１３、送受信切替部１４、増幅部１５、伝搬時間検出部１６、増幅比較部１７、流量演算部１８、異常判定部１９、制御部２０、遮断弁２１、遮断弁駆動部２２、電池２３を有して構成される。
【００１９】
超音波送受信器１１は、計測流路３０の経路中に接続され、図２に示すように、上流側に超音波振動子３１（第１の振動子）、下流側に超音波振動子３２（第２の振動子）が対向して配置されており、超音波信号の送受信を行うものである。
【００２０】
受信部１２は、超音波受信器１１の超音波振動子３１、３２により超音波信号を受信し、所定レベルまで増幅する増幅部１５と、この増幅部１５で増幅した超音波信号より伝搬時間を検出する伝搬時間検出部１６を有している。
【００２１】
送信部１３は、超音波送受信器１１の超音波振動子３１、３２に所定の駆動信号を出力する。
【００２２】
送受信切替部１４は、超音波振動子３１、３２を送信側と受信側に交互に切り替えるものでこれにより、ガス流に対して順方向と逆方向に超音波の伝搬を行うことができる。
【００２３】
ここで、増幅部１５は、超音波振動子３１を受信側にしたときの増幅率と、超音波振動子３２を受信側にしたときの増幅率を別々に設定できるように構成されている。
【００２４】
増幅比較部１７は、超音波振動子３１、３２で受信したときに、増幅部１５で用いた増幅率の差を求めるものである。
【００２５】
流量演算部１８は、伝搬時間検出部１６で検出した伝搬時間から流量に換算する。異常判定部１９は、流量演算部１８で求めた流量が所定範囲で所定時間以上継続した場合、増幅比較部１７で求めた増幅率の差が所定値以上かどうか判定するものである。
【００２６】
ここで、受信部１２、送信部１３は絶縁劣化または不要な静電容量が接続されると、送信波形や受信波形が変化することで、増幅率が変化してしまう。また、受信波形が変形することで、伝搬時間のズレが起こり流量のオフセット（流量が無いにもかかわらずプラス側又はマイナス側の流量が発生）が発生する。上流側と下流側が全く同様に絶縁劣化または不要な静電容量が接続されることはなく、バランスが崩れることによって流量のオフセットが発生する。
【００２７】
従って、バランスが崩れたことを増幅率の差で検出することで、異常の判定を行うことができる。
【００２８】
なお、給湯器等の器具を使用した場合、大きなガス流量が発生するが、その際は上流側と下流側の増幅率に差が生じるため、比較的流量の少ない範囲で本発明は有効である。
【００２９】
制御部２０は、流量演算部１８により算出されたガス流量値情報や積算流量値情報などの流量情報、及び、ガス遮断装置１０にて用いる各種情報を記憶し、保安処理部の機能を有し、ガス遮断装置各部の動作制御、通信、警告やガスの遮断などの保安処理を行うものである。ここで、制御部２０は、マイクロコンピュータ（マイコン）等を構成するプロセッサ及び動作プログラムにより構成され、プロセッサにおいて所定の動作プログラムを実行して対応する処理を行うことにより、各機能が実現される。
【００３０】
遮断弁２１は、計測流路３０の経路中に接続され、制御部２０からの指示に基づいて遮断弁駆動部２２からの信号により計測流路３０を閉塞してガスの供給を遮断するものである。
【００３１】
電池２３は、リチウム電池等を用いてガス遮断装置の電源とするものである。
【００３２】
次に、超音波送受信器１１の構成と流量測定の原理を図２を用いて説明する。計測流路３０に連通する矩形断面を持つ計測流路３０を有し、この計測流路３０の相対向する流路壁の上流側と下流側には、一対の超音波振動子３１、３２が配置されている。これらの超音波振動子３１、３２は、超音波伝播経路が計測流路３０を流動するガス流を斜めに横切るように設定され、交互に超音波を送受信させることによって、ガス流に対して順方向と逆方向に超音波の伝搬を行う。
【００３３】
このとき、超音波振動子３１、３２間の距離、すなわち測定距離をＬ、ガス流に対する超音波伝播経路の角度をφ、超音波振動子３１、３２の上流から下流への超音波伝播時間をｔ１、下流から上流への超音波伝播時間をｔ２、音速をＣとすると、流速Ｖは以下の式により求められる。
【００３４】
Ｖ＝Ｌ／２ｃｏｓφ（（１／ｔ１）−（１／ｔ２））
そして、この流速Ｖと計測流路３０の断面積とからガス流の瞬時流量を算出することができる。
【００３５】
次に、動作について図３を用いて説明する。前記流量演算部１８にて流量を計測（Ｓ１）し、流量の有無を判断（Ｓ２）し、流量があると、所定範囲かどうか判定（Ｓ３）し、所定範囲の流量で、且つ、所定時間経過が経過したかを判断（Ｓ４）し、所定経過すると、増幅部１５で増幅した増幅率を検出（Ｓ５）して、増幅比較部１７にて、超音波振動子３１を受信側としたときの増幅率と、超音波振動子３２を受信側としたときの増幅率との差を演算する（Ｓ６）。異常判定部１９は、この増幅率の差が所定値以上であればガス遮断装置の異常と判断する（Ｓ７）ものである。
【００３６】
尚、本実施の形態では、計測流路３０に相対向する流路壁の上流側と下流側には、一対の超音波振動子３１、３２が配置する構成を例として説明したが、計測流路の入口に上流側の超音波振動子３１、計測流路の出口に下流側の超音波振動子３２を設置する構成にも対応できる。また、計測流路の流路壁の１面に上流側の超音波振動子３１と下流側の超音波振動子３２を設置し、流路壁の反射面を介して超音波振動子３１と下流側の超音波振動子３２の超音波信号の送受信する構成にも対応できる。
【００３７】
（実施の形態２）
図４は、本発明の第２の実施形態に係るガス遮断装置の構成を示すブロック図である。なお、実施の形態１と同一符号のものは同一構造を有し、説明は省略する。
【００３８】
ここで、遮断流量比較部２４は、異常判定部１９で異常と判断した場合、遮断弁駆動部２２にて遮断弁２１を駆動し計測流路３０を閉栓し、流量演算部１８で求めた流量を閉栓前後で比較するもので、この遮断流量比較部２４で求めた流量差が所定値以内かどうか判定し、所定値以内であれば異常と判断し、遮断弁による開栓動作を禁止する。
【００３９】
つまり、順方向と逆方向の増幅率に所定値以上の差が生じている状態で、遮断前後の流量差が、所定値以内であれば、流量が無いにもかかわらずプラス側又はマイナス側の流量が発生している、即ち、回路の異常によりオフセットが発生していると断定できるのである。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
以上の様に、本発明にかかるガス遮断装置は、実際にはガス流量が無いにもかかわらず、ガス遮断装置の不具合によりガス流量がプラス側又はマイナス側になった際に検出できるため、ガス使用上の安全性及び誤積算を防止することができる。これにより、ガス使用上の安全を図る及びガス使用上の利便性を向上させるガス遮断装置に有用である。
【符号の説明】
【００４１】
１０  ガス遮断装置
１４  送受信切替部（送受信切替手段）
１５  増幅部（増幅手段）
１６  伝搬時間検出部（伝搬時間検出手段）
１７  増幅比較部（増幅比較手段）
１８  流量演算部
２１  遮断弁
２２  遮断弁駆動部
３０  計測流路
３１  超音波振動子（第１の振動子）
３２  超音波振動子（第２の振動子）
【図１】
0005691014.tif 000002
【図２】
0005691014.tif 000003
【図３】
0005691014.tif 000004
【図４】
0005691014.tif 000005